公路桥梁沉降段路基路面设计要点分析

张志伟

（山西省公路局 朔州分局，山西 朔州 036000）

随着我国公路建设的发展，很多技术取得了前所未有的突破。而交通业的发展又能够促使社会经济水平得到有效提升。因此，要实现社会经济的进一步发展，还要加强交通行业的建设。但在当前的公路施工过程中，因为诸多因素的影响，导致公路路基路面的沉降状况出现问题，从而影响车辆在公路路面的行驶安全性。为了确保公路沉降段路基路面施工的质量，还要在公路施工前，严格按照相关的规定和要求对公路沉降段路基路面进行合理设计。

1 公路桥梁路基发生沉降的原因

1.1 桥台路堤缺乏足够压实度

由于公路桥梁具有一定的特殊性，因此，需要对桥台路堤填土状况采取相应的处理措施。但在进行填土处理的过程中，因为处理流程比较复杂，且有很多因素影响，导致公路桥梁填土处理过程中任意一个环节出现问题，都会降低桥台回填的压实度，从而造成公路桥梁沉降段出现沉降不均匀的情况[1]。 再加上路面有车辆行驶以后，容易导致路基变形，而且受到自然环境的影响，也会造成公路桥梁段路基不均匀沉降，从而使公路路面的平整度下降。 为确保高速公路的桥台路堤压实，可以先进行压实石灰土静力学特性实验，实验使用熟石灰进行，石灰土比例为干灰∶干土=10%进行分析，经实验发现该石灰最佳含水量为17%，最大干密度为1.727 g/cm2，公路上所用的石灰土通常压实度为95%。实验后可分析其应力-应变曲线起始段，具体情况如图1。

图1 应力-应变关系曲线图

1.2 桥头沉降段结构缺乏合理设计

在设计公路桥梁沉降段路基路面时，还要在进行公路桥梁施工过程中，从多个角度来分析公路桥梁段路基沉降的原因，在明确具体原因的基础上，采取合理的改善策略[2]。目前，从公路桥梁建设工程的角度来看，为了预防公路桥梁段路基路面沉降，在进行公路桥梁路基路面施工时，还要提高钢筋混凝土板，使用粗粒料进行路基填充等方法来处理路基，同时对公路桥梁段路基结构进行合理调整，以便提升公路桥梁段路基的韧性。但从实际的公路桥梁路基施工情况看，这样的填充方法并不能达到预期的施工效果，从而导致公路桥梁段路基路面沉降问题严重，容易造成车辆行驶中出现跳车的情况。

1.3 引桥地基处理质量未达标

根据当前公路桥梁路基路面沉降的实际情况可知，造成公路桥头出现跳车问题的主要原因是路面沉降问题。如果出现公路桥梁段路基路面沉降，或者路基结构设计不合理，软基处理效果不达标等因素都会引发各种问题。而在处理软土时若出现误差，或是对软土的性质和深度判断出现偏差，也会使软基处理不当。在雨水的冲刷和侵蚀下，就会导致公路桥梁路基路面沉降不均匀。再加上公路桥梁施工中会受到各种因素的影响，使公路桥梁路面沉降现象呈现出多样化的状态。因此，当公路桥梁段路基路面出现问题时，尤其是在问题严重的情况下，很容易造成公路桥梁建筑工程施工的效果受到影响[3]。为了避免问题发生，还要在进行公路桥梁段路基路面施工时，加强提升施工技术水平。

2 公路桥梁沉降段路基路面的设计要点探析

2.1 公路桥梁沉降段软基施工的设计要点

公路桥梁沉降段路基路面设计的问题，还需要施工单位从各个方面来考虑，以便为日后的公路桥梁施工奠定良好的基础。另外，施工人员还要根据公路桥梁沉降段路基路面设计的实际情况来进行分析，再根据分析结果确定适合的设计方案。通常情况下，在进行公路桥梁建筑施工时，还要重视软基施工的效果，因为软基施工的稳定性会影响公路桥梁沉降段路基路面的施工质量。除此之外，在施工时还要减少因施工强度，或是软基施工的稳定性，而引发的公路桥梁沉降段路基路面下降的风险。在施工期间施工人员一般会采取爆炸的方法加固软基，但是因为加固方式不当，导致软基结构受损[4]。而且，采用爆炸的方法虽然可以在短时间内提高软基稳定性，可因为外部环境的原因，再加上时间久了也会导致路面破损，从而造成公路桥梁沉降段路基路面下降。

因此，在处理软土地基时，还要考虑稳定和沉降等方面的要求，详细的处理方法如下：首先要进行沉降计算和容许工后沉降处理。以分层总和法为依据，利用沉降系数m进行修正处理，工后沉降标准为桥台与路堤相邻处≤0.1～0.2 m，涵洞与通道处≤0.2 m，一般路段≤0.3～0.5 m。可根据固结应力法进行稳定验算分析，固结快剪和快剪都是其中的重要考虑因素，同时要保证安全系数F≥1.2，若因地震因素而受到影响时，可降低F值，降低幅度以0.1为标准。在加载路基的过程中，还要格外重视路基中心表面沉降速率，若未出现特殊情况，路基中心表面沉降速率应控制在10～15 mm/d之间，此外，还要科学合理地控制坡角侧向位移程度，使其保持在5 mm/d之内。在施工期间，路基中心表面会发生沉降现象，应保证路基中心表面沉降速率为10 mm/d，在符合此条件后，才能够进行后续路堤填筑施工。排水固结区预压时间可控制在10～12个月之间，复合地基时间控制在3～6个月为宜。当月沉降速率在5 mm内，这一状态可持续2个月，再进行卸载处理，之后可以进行管线和路面等部分施工。具体的软基施工流程如图2。

图2 软基施工工艺流程图

2.2 公路桥梁沉降段路基路面的设计要点

由于公路桥梁沉降段路基路面设计不合理，会引发路面地基下沉，及跳车的情况。因此，在进行方案设计前，还要结合实际考察的结果进行具体分析。合理的路基路面结构设计，既可以保障公路桥梁沉降段路基路面的结构稳定性和承载力，还可以确保车辆在公路上的行驶安全。公路沉降段大多在高边坡填方路基和软基段，以及路桥连接等地方，路桥连接点普遍采取铺设土工格、混凝土搭板等进行过渡，如果搭板的地基稳定性和平整性不佳，都会导致公路桥梁路基结构强度不足，从而导致公路桥梁沉降段路基稳定性下降，造成路基路面沉降。因此，在施工时还要在搭板内加筋，将其放置于稳定的水平面上，保证搭板的处理效果。在进行路基路面结构设计时，可以在此处强化路基处理，以提升路基的稳定性，如图3所示。

图3 公路路基结构

另外，还要合理设计公路桥梁路基路面使用的材料。在进行设计前，要做好规划范围内的相关工作，对地质、气象和水文等条件进行分析，以及公路桥梁建筑工程所在场地和地质结构，采取开挖土石方的方法，并进行合理调配，选择适合的材料，确保公路桥梁沉降段路基的稳定性，提升路基结构强度。在选择路基路面材料时，要选择稳定性强，质量优良的填料，保证填料内部不会因为水分蒸发而出现空隙，导致路基路面沉降[5]。此外，还要确保填筑压实材料含水率达标，以保证地基结构压实度充足，增强公路桥梁沉降段路基路面结构承载力。

路基路面极易因为结构层性能较差，而导致路基路面沉降，只有性能高、填料轻质的材料才能确保路基路面结构层的稳定性。因此，合理选择公路桥梁沉降段路基路面使用材料，对材料质量进行严格把控，才可以有效避免路基路面沉降问题的出现，确保车辆道路行驶的安全性。

2.3 公路桥梁沉降段路基路面工艺方案合理设计

在进行公路桥梁沉降段路基路面设计时，还要严格按照规定来控制高等级公路桥梁沉降段路基的剩余沉降量。而高填方和软土地基段，需要长期的沉降才可以使地段更稳定。同时，需要对施工的进度进行合理规划，提前进行施工。要从整体上考虑公路桥梁建筑工程的造价成本和施工工期等因素，以免出现深挖和高填等不良现象。特别是在进行选线的时候，还要明确线位上的结构问题，在修建路基的时候不适合修筑填土高度超过20 m的路基。以麻昭高速扩改公路为例，对其试验路段路基填筑过程进行沉降分析，由图4和图5可以看出，经过板桩处理后的观测点沉降量增大，对部分观测点回弹现象及人与仪器误差等因素忽略不计，这是因为板桩部位钢筋混凝土板自重明显大于填筑土体质量。后期开始施工，板桩处沉降量逐渐呈现出减小趋势，板桩能承受上方土体荷载量，从而减轻了下方地基受力，最终降低了土体固结过程中的沉降。

图4 路基填筑过程无板桩与有板桩路段持续沉降观测曲线

图5 路基填筑过程试验段持续沉降观测曲线

软基处理方案的经济合理化对保障路基的稳定性有重要作用，但传统的换填方式不但会导致原状土状态受到破坏，还会增加工程的工作量和工程造价成本，延长工程工期，而且也无法确保公路桥梁沉降段路基路面的施工质量。现阶段强夯、粉喷桩、浆喷桩和刚性桩等施工技术方案，还在公路桥梁沉降段路基路面施工的过程中接受实践检验，在进行设计时还需要结合实际的情况，选择经济合理的软基处理方案，从而提升基础的承载力，降低路基路面沉降造成的行车风险。

2.4 公路桥梁沉降段路基路面排水设计方案优化

公路桥梁沉降段路基路面出现问题的主要影响因素之一来自于水，且多数是因为设计不合理导致道路积水，而积水无法有效从道路红线范围内排出，造成路基两侧积水严重。而积水长期排不出去，或是过水的涵洞位置设置不合理，会导致公路桥梁沉降段路基路面积水渗入路面之下的承重层，在水的软化下承重层的稳定性下降[6]。高等级道路对道路质量有更高的要求，在进行设计的时候要对线位进行实地考察，对可能出现积水的路段，比如纵向最低点出水口、过水涵洞的位置和高度等，以及排水建筑物等汇水点进行现场排查，以免在需要过水涵洞的位置没有进行合理设置。另外，在降雨量较大的地方选择渗透性或是防水性较强的路基填料，能够避免路基积水的问题出现，有利于提升公路桥梁沉降段路基路面的设计质量，降低因排水不畅而引发的公路桥梁沉降段路基路面沉降问题。

3 结语

公路桥梁路基路面沉降问题是影响车辆行驶安全的关键因素，要提高公路桥梁的施工质量，确保行车安全，还要对易出现公路桥梁路基路面发生沉降问题的路段进行全面分析，在进行设计时采取有效的处理措施，改善公路桥梁路基路面沉降的现象，提升公路桥梁沉降段的行车安全，实现公路桥梁建设的经济与社会效益。